Πολυπαραμετρική διερεύνηση ρηγμάτων στην Ανατολική Κεντρική Ελλάδα

Abstract

This thesis deals with the study of the faults of eastern central Greece with the main purpose of evaluating them in terms of activity. The study area covers a part of the Greek territory, with the presence of significant tectonic structures, which are the trench of the eastern Corinthian Gulf and the Saronic Gulf, the graben of Thiva basin, the trench of Evoikos Gulf, the graben of Eretria basin as well as the Kymi - Aliveri basin and finally the Aegean coasts.This area characterized by moderate seismicity, with the exception of the eastern part of the Corinthian Gulf, were the seismicity is high, but there is a remarkable number of faults, whose assessment will estimate their degree of "critical condition" in terms of their dynamics and the probability of their future activation.For its realization, the methods of "classical" geological research were used, with the fault mapping, including also the determination of their geometrical and dynamic characteristics and their relative dating based on the age estimation of most recent geological formations have affected by them. All these data were combined together with the use of modern methods and technologies such as the calculation of the orientation of the main axes of active tectonic stress field prevailing in the area, the morphotectonic analysis, the absolute dating, Geographic Information Systems (G.I.S.) and digital terrain models, as well as its correlation with the development of minerals in the deformation zone of faults (syntectonic) with the corresponding tectonic stresses that are responsible for their reactivation.The analysis of the geometrical and dynamic characteristics of the majority of the active faults has shown that the tectonic stress field which is responsible for their activation is similar with that recorded by the mechanism of the earthquakes in the same area, although in certain faults local differentiations have been observed.Considering the historical and modern seismicity and the issue that certain faults can be reactivated even in areas of low seismicity, as happened with the “unexpected” earthquakes of 1995 Kozani and 1999 Athens, the faults in the study areas were mapped and studied in detail and were evaluated on the basis of their geological characteristics, providing data on the seismic hazard estimation of the study area. Absolute dating of some faults was realised, using the (OSL – Optically Stimulating Luminencence) method, by taking samples of both, the sediments of the hangingwall and the fault surface as well. The reliability of the method was found with regard to the sediment affected by the fault, but more effort is needed in order this method to contribute more to the dating of the fault surfaces.Finally, taking into account the application of methods for the estimation of faults activity and the co-evaluation of all the field observations, geological mapping, tectonic and morphotectonic analyses and absolute dating, we come to the conclusion that each discipline contribute sometimes more and sometimes less in this attempt. In any case, however, it is proven that a multi-parameter approach and assessment of the data is required for reliable estimation of the potentially activity of faults and its respective practical applications.

Η παρούσα διατριβή ασχολείται με τη μελέτη των ρηγμάτων της ανατολικής κεντρικής Ελλάδας με κύριο σκοπό την αξιολόγησή τους από την άποψη της ενεργότητας. Η περιοχή μελέτης καλύπτει ένα τμήμα του Ελλαδικού χώρου στο οποίο υπάρχουν σημαντικές τεκτονικές δομές όπως η τάφρος του ανατολικού Κορινθιακού κόλπου και ο Σαρωνικός κόλπος, το χερσαίο βύθισμα της ευρύτερης περιοχής της Θήβας, η τάφρος του Ευβοϊκού κόλπου, με τα βυθίσματα της Ερέτριας και Κύμης – Αλιβερίου και τέλος τις ακτές του Αιγαίου.Είναι μια περιοχή που, με εξαίρεση τον ανατολικό Κορινθιακό κόλπο, χαρακτηρίζεται από μέτρια σεισμικότητα, υπάρχει όμως ένας αξιοσημείωτος αριθμός ρηγμάτων, η αξιολόγηση των οποίων θα δώσει το βαθμό της «κρισιμότητας» τους από την άποψη της δυναμικής και της πιθανότητας μελλοντικής δράσης τους.Για την πραγματοποίησή της έγινε χρήση των μεθόδων της «κλασσικής» γεωλογικής έρευνας, με τη χαρτογράφηση των ρηγμάτων, τον προσδιορισμό των γεωμετρικών και δυναμικών χαρακτηριστικών τους και τη σχετική χρονολόγησή τους με βάση τους πιο πρόσφατους γεωλογικούς σχηματισμούς που αυτά έχουν επηρεάσει. Αυτά συνδυάστηκαν με τη χρήση σύγχρονων μεθόδων και τεχνολογιών όπως είναι ο υπολογιστικός προσδιορισμός του προσανατολισμού των κυρίων αξόνων των τεκτονικών τάσεων που επικρατούν στην περιοχή, η μορφοτεκτονική ανάλυση, η απόλυτη χρονολόγηση, τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών και τα ψηφιακά μοντέλα εδάφους, αλλά και η συσχέτιση της ανάπτυξης ορυκτών στη ζώνη παραμόρφωσης του ρήγματος (συντεκτονικών) με τις αντίστοιχες τεκτονικές τάσεις που ευθύνονται για τη δράση του.Διαπιστώθηκε από την έρευνα ότι ενώ για τα περισσότερα ρήγματα τα οποία είναι ενεργά, η ανάλυση των γραμμικών και δυναμικών τους στοιχείων έδειξε ότι το καθεστώς των τεκτονικών τάσεων που είναι υπεύθυνες για την κίνησή τους σε μεγάλο βαθμό ταυτίζεται με το τασικό πεδίο που καταγράφεται από τη σύγχρονη σεισμικότητα, σε ορισμένες περιπτώσεις, ομοίως ενεργών ρηγμάτων, η ταύτιση αυτή δεν παρατηρείται αλλά καταγράφονται τοπικές διαφοροποιήσεις.Με τη θεώρηση της ιστορικής και σύγχρονης σεισμικότητας και το σκεπτικό ότι ορισμένα ρήγματα μπορεί να ενεργοποιηθούν ακόμη σε περιοχές με χαμηλό ρυθμό επανάληψης ισχυρών σεισμών, όπως έγινε με τους «απρόσμενους» σεισμούς της Κοζάνης του 1995 και της Αθήνας του 1999, τα ρήγματα στην περιοχή έρευνας χαρτογραφήθηκαν και μελετήθηκαν με λεπτομέρεια, και αξιολογήθηκαν με βάση τα γεωλογικά τους χαρακτηριστικά δίνοντας στοιχεία για την εκτίμηση της σεισμικής επικινδυνότητας της περιοχής, με βάση τα νέα τεκτονικά δεδομένα.Η απόλυτη χρονολόγηση της ηλικίας των ρηγμάτων με τη μέθοδο της Οπτικής Φωταύγειας (OSL), έγινε λαμβάνοντας δείγματα τόσο από τα πιο πρόσφατα ιζήματα του κατερχόμενου τεμάχους όσο και από την επιφάνεια των ρηγμάτων. Διαπιστώθηκε η αξιοπιστία της μεθόδου σε ότι αφορά κυρίως τα ιζήματα που επηρεάζονται από το ρήγμα, ενώ απαιτείται πρόσθετη έρευνα για την εφαρμογή της στη χρονολόγηση των ίδιων των ρηξιγενών επιφανειών.Τέλος, από την εφαρμογή μεθόδων για την εκτίμηση της ενεργότητας των ρηγμάτων και τη συνεκτίμηση του συνόλου των πραγματοποιηθεισών παρατηρήσεων υπαίθρου, αναλύσεων και απόλυτων χρονολογήσεων, καταλήγουμε στο γενικό συμπέρασμα, ότι όλες οι μέθοδοι συνεισφέρουν κατά περίπτωση άλλοτε περισσότερο και άλλοτε λιγότερο στην προσπάθεια χαρακτηρισμού και αξιολόγησης των ρηγμάτων. Σε κάθε περίπτωση όμως αποδεικνύεται ότι για την αξιόπιστη εκτίμηση του δυναμικού των ρηγμάτων και τις αντίστοιχες πρακτικές εφαρμογές της, απαιτείται η πολυπαραμετρική προσέγγιση και εκτίμηση των δεδομένων.